[发明专利]一种岩土三轴试验柔性薄膜边界的离散元模拟方法

摘要

本发明公开了一种岩土三轴试验柔性薄膜边界的离散元模拟方法，该方法采用六边形蜂窝结构布置的颗粒集合来代表柔性薄膜，颗粒之间采用线性粘结模型，上下加载板采用刚性墙体。该方法的突出优点包括：(1)薄膜颗粒能有效表征物理薄膜的弹性模量、泊松比和厚度等参数；(2)薄膜在试样加载过程中能自由变形，并能确保稳定而准确地传递静水围压；(3)加载过程中，试样的体积变形能被实时精确记录。本发明实施过程简单，适用于模拟砂土、堆石料等各类散体材料的常规三轴试验。实践表明：该方法能准确模拟散体材料在三轴试验过程中试样形态变化，应力应变关系和体积应变情况，能为散体材料的宏观参数测试和力学性能研究提供有力支撑。

主权项

1.一种岩土三轴试验柔性薄膜边界的离散元模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、制样容器建模；制样容器模型包括上加载板、下加载板和侧向刚性墙体；S2、岩土体样品的建模；在制样容器内生成土体颗粒样品，基于离散元伺服原理，以制样容器为伺服墙体，将三轴试样加载到预定的应力状态；S3、根据试验中所用薄膜的弹性模量、泊松比和薄膜厚度，计算构建薄膜模型所需的薄膜颗粒的细观参数：其中：K_n和K_s分别为薄膜颗粒的法向刚度和切向刚度；E，ν和t分别为试验薄膜的弹性模量，泊松比和厚度；S4、删除制样容器模型中侧向刚性墙体，将薄膜颗粒以六边形排列形式单层附着在岩土体样品的外围，薄膜颗粒间采用线性粘结模型粘连，进而完成六边形蜂窝结构的圆筒形薄膜模型的构建，将薄膜模型的两端分别固定在上加载板和下加载板上，至此完成三轴试验离散元模型的建立；S5、施加静水围压；S6、记录三轴加载过程中的体积应变；S7、沿轴向实施应变式加载。